JPH0616490A - シリコン単結晶製造装置 - Google Patents
シリコン単結晶製造装置Info
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- JPH0616490A JPH0616490A JP4172239A JP17223992A JPH0616490A JP H0616490 A JPH0616490 A JP H0616490A JP 4172239 A JP4172239 A JP 4172239A JP 17223992 A JP17223992 A JP 17223992A JP H0616490 A JPH0616490 A JP H0616490A
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- gas
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 融液からのガスを確実に制御し、熱収支が変
化せず、炭素濃度や欠陥の増大を抑制する。 【構成】 ルツボ内の融液上方に融液から発生するガス
流を制御する構造物が設けられたチョクラルスキー法に
よるシリコン単結晶製造装置であって、上記構造物を石
英ガラス、透光性アルミナ、又はセラミックスにより形
成したシリコン単結晶製造装置。
化せず、炭素濃度や欠陥の増大を抑制する。 【構成】 ルツボ内の融液上方に融液から発生するガス
流を制御する構造物が設けられたチョクラルスキー法に
よるシリコン単結晶製造装置であって、上記構造物を石
英ガラス、透光性アルミナ、又はセラミックスにより形
成したシリコン単結晶製造装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチョクラルスキー法（Ｃ
Ｚ法）によりシリコン単結晶を製造するシリコン単結晶
製造装置に関する。
Ｚ法）によりシリコン単結晶を製造するシリコン単結晶
製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】チョクラルスキー法（ＣＺ法）において
は、チャンバ内に設けられた石英のルツボ内に多結晶シ
リコンを投入し、ヒータにより加熱して溶融し、このシ
リコン融液に種結晶を浸し、種結晶を回転しながら引上
げることにより種結晶下に単結晶を成長させ柱状のシリ
コン単結晶が製造される。
は、チャンバ内に設けられた石英のルツボ内に多結晶シ
リコンを投入し、ヒータにより加熱して溶融し、このシ
リコン融液に種結晶を浸し、種結晶を回転しながら引上
げることにより種結晶下に単結晶を成長させ柱状のシリ
コン単結晶が製造される。
【０００３】ところが、シリコン融液を収容する石英ル
ツボ（ＳｉＯ2）が融液（Ｓｉ）中へ溶解し、ＳｉＯ2と
Ｓｉが反応して融液からＳｉＯガスとなって蒸発する。
このＳｉＯガスは融液上方の金属からなる炉構造物の内
表面に析出して付着する。そして、固化して融液中へ落
下するおそれがある。融液中へ落下した場合には、育成
中の単結晶が有転位化の原因となったり、また付着に伴
って重金属が含まれるおそれがある。
ツボ（ＳｉＯ2）が融液（Ｓｉ）中へ溶解し、ＳｉＯ2と
Ｓｉが反応して融液からＳｉＯガスとなって蒸発する。
このＳｉＯガスは融液上方の金属からなる炉構造物の内
表面に析出して付着する。そして、固化して融液中へ落
下するおそれがある。融液中へ落下した場合には、育成
中の単結晶が有転位化の原因となったり、また付着に伴
って重金属が含まれるおそれがある。
【０００４】このため、従来においては、下方の開口に
至るに従って先細りに形成された構造物、即ち逆円錐形
状の輻射スクリーンを融液上方に設置して育成中のシリ
コン単結晶を覆うとともに、アルゴン等の不活性ガスを
流入させて不活性ガス流により融液からＳｉＯガスが上
方へ還流することを防止するようにしている（例えば、
特公昭５７−４０１１９号、特願平３−６６６５９
号）。
至るに従って先細りに形成された構造物、即ち逆円錐形
状の輻射スクリーンを融液上方に設置して育成中のシリ
コン単結晶を覆うとともに、アルゴン等の不活性ガスを
流入させて不活性ガス流により融液からＳｉＯガスが上
方へ還流することを防止するようにしている（例えば、
特公昭５７−４０１１９号、特願平３−６６６５９
号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載におけるＳｉＯガスの流れ制御用の構造物によれ
ば、形成材料としてカーボンやタングステン等が用いら
れているので、以下の如き問題を有する。
報記載におけるＳｉＯガスの流れ制御用の構造物によれ
ば、形成材料としてカーボンやタングステン等が用いら
れているので、以下の如き問題を有する。
【０００６】（１）カーボンやタングステンにより構造
物を形成した場合には、これらの材料におけるヒータ等
からの輻射熱の透過率が低いことから、構造物が存在す
る場合と存在しない場合に、ヒータ等からの輻射熱がカ
ットされ、育成中のシリコン単結晶の冷却過程が異なる
と、シリコン単結晶の各種の熱処理の前後でシリコン単
結晶内の酸素の析出量が異なる。そして、析出量が少な
い場合にはデバイスプロセスでの汚染物質等のゲッタリ
ング能力が充分ではなくなり、逆に析出量が多い場合に
はデバイス活性領域中で欠陥になりやすい。このため、
シリコン単結晶には最適な酸素析出量が必要であること
から、育成中のシリコン単結晶に影響する熱収支が変化
せず、冷却過程を変動させないことが望ましい。
物を形成した場合には、これらの材料におけるヒータ等
からの輻射熱の透過率が低いことから、構造物が存在す
る場合と存在しない場合に、ヒータ等からの輻射熱がカ
ットされ、育成中のシリコン単結晶の冷却過程が異なる
と、シリコン単結晶の各種の熱処理の前後でシリコン単
結晶内の酸素の析出量が異なる。そして、析出量が少な
い場合にはデバイスプロセスでの汚染物質等のゲッタリ
ング能力が充分ではなくなり、逆に析出量が多い場合に
はデバイス活性領域中で欠陥になりやすい。このため、
シリコン単結晶には最適な酸素析出量が必要であること
から、育成中のシリコン単結晶に影響する熱収支が変化
せず、冷却過程を変動させないことが望ましい。
【０００７】（２）上記構造物にカーボンや金属を用い
た場合には、育成中のシリコン単結晶中の炭素濃度が増
加したり、結晶構造上の欠陥が増大するという問題があ
る。
た場合には、育成中のシリコン単結晶中の炭素濃度が増
加したり、結晶構造上の欠陥が増大するという問題があ
る。
【０００８】そこで本発明は、融液から発生するガス流
を確実に制御できるとともに、熱収支が変化せず、炭素
濃度や欠陥の増大を防止できるシリコン単結晶製造装置
を提供することを目的としている。
を確実に制御できるとともに、熱収支が変化せず、炭素
濃度や欠陥の増大を防止できるシリコン単結晶製造装置
を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のシリコン単結晶
製造装置は、ルツボ内の融液上方に融液から発生するガ
ス流を制御する構造物が設けられたチョクラルスキー法
によるシリコン単結晶製造装置であって、上記構造物を
石英ガラス、透光性アルミナ、又はセラミックスにより
形成した構成とされている。
製造装置は、ルツボ内の融液上方に融液から発生するガ
ス流を制御する構造物が設けられたチョクラルスキー法
によるシリコン単結晶製造装置であって、上記構造物を
石英ガラス、透光性アルミナ、又はセラミックスにより
形成した構成とされている。
【００１０】
【作用】上記の構造物を融液上方に配設したことによ
り、融液から蒸発するガスの流れが確実に制御され、炉
構造物に付着固化して融液内に落下することを防止でき
る。
り、融液から蒸発するガスの流れが確実に制御され、炉
構造物に付着固化して融液内に落下することを防止でき
る。
【００１１】また、構造物を石英ガラス、透光性アルミ
ナ、又はセラミックスにより構成したので、ヒータ等か
ら育成中のシリコン単結晶に影響する輻射熱の透過率が
高まり、構造物の有無による熱収支の変動をなくすこと
ができ、育成中のシリコン単結晶の冷却過程が大きく異
なることがなくなり、シリコン単結晶中の酸素析出量を
一様にすることができる。
ナ、又はセラミックスにより構成したので、ヒータ等か
ら育成中のシリコン単結晶に影響する輻射熱の透過率が
高まり、構造物の有無による熱収支の変動をなくすこと
ができ、育成中のシリコン単結晶の冷却過程が大きく異
なることがなくなり、シリコン単結晶中の酸素析出量を
一様にすることができる。
【００１２】更に、構造物としてカーボンや金属を用い
ないので、育成中のシリコン単結晶中の炭素濃度や欠陥
が増加することがない。
ないので、育成中のシリコン単結晶中の炭素濃度や欠陥
が増加することがない。
【００１３】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１は本実施例のシリコン単結晶製造装置１を示
し、図中、２はチャンバを示している。このチャンバ２
内には環状の保温材３が配設され、この保温材３内に環
状のヒータ４が配設されている。このヒータ４内には周
囲が保護体５により保護された石英ルツボ６が上下動且
つ回転可能に配置されている。石英ルツボ６内にはシリ
コン単結晶の融液が収容され、石英ルツボ６の上方には
引上げ軸８が上下動且つルツボ６と逆方向へ回転可能に
設けられている。そして、引上げ軸８の下端に取付けら
れた種結晶を上記融液７に浸しながら徐々に引上げるこ
とにより円柱状のシリコン単結晶９が製造される。
する。図１は本実施例のシリコン単結晶製造装置１を示
し、図中、２はチャンバを示している。このチャンバ２
内には環状の保温材３が配設され、この保温材３内に環
状のヒータ４が配設されている。このヒータ４内には周
囲が保護体５により保護された石英ルツボ６が上下動且
つ回転可能に配置されている。石英ルツボ６内にはシリ
コン単結晶の融液が収容され、石英ルツボ６の上方には
引上げ軸８が上下動且つルツボ６と逆方向へ回転可能に
設けられている。そして、引上げ軸８の下端に取付けら
れた種結晶を上記融液７に浸しながら徐々に引上げるこ
とにより円柱状のシリコン単結晶９が製造される。
【００１４】また、チャンバ２の上部にはアルゴン等の
不活性ガスを導く導入炉１０が設けられ、上記引上げ軸
８がチャンバ２から導入路１０内に至り配設されてい
る。更に、石英ルツボ６内の融液７の上方には、融液７
からのＳｉＯガスの流れを制御する構造物１１が設けら
れている。
不活性ガスを導く導入炉１０が設けられ、上記引上げ軸
８がチャンバ２から導入路１０内に至り配設されてい
る。更に、石英ルツボ６内の融液７の上方には、融液７
からのＳｉＯガスの流れを制御する構造物１１が設けら
れている。
【００１５】この構造物１１は、図１に示すように、円
筒部１２とこの円筒部１２の下端に一体に連なる逆円錐
形部１３とから構成され、板厚約０．５ｃｍの石英ガラ
スにより形成されている。石英ガラスとしては、輻射熱
の透過率が高く、高温使用可能なＯＨ基の少ない（５Ｐ
ＰＭ以下）のものを用いている。上記円筒部１２は上記
導入路１０内に嵌合できる径に形成され、逆円錐形部１
３は融液７の上面から保温材３の上方に至るように形成
されている。そして、上記円筒部１２の上端部を導入路
内に挿入させ、逆円錐形部１３の周縁部を保温材３上に
設置された円筒支持体（カーボン製）１４上に載置する
ことにより支持されている。
筒部１２とこの円筒部１２の下端に一体に連なる逆円錐
形部１３とから構成され、板厚約０．５ｃｍの石英ガラ
スにより形成されている。石英ガラスとしては、輻射熱
の透過率が高く、高温使用可能なＯＨ基の少ない（５Ｐ
ＰＭ以下）のものを用いている。上記円筒部１２は上記
導入路１０内に嵌合できる径に形成され、逆円錐形部１
３は融液７の上面から保温材３の上方に至るように形成
されている。そして、上記円筒部１２の上端部を導入路
内に挿入させ、逆円錐形部１３の周縁部を保温材３上に
設置された円筒支持体（カーボン製）１４上に載置する
ことにより支持されている。
【００１６】このようなシリコン単結晶製造装置１にお
いては、引上げ軸８を回転させながら徐々に引上げるこ
とにより、シリコン単結晶９が育成される。また、引上
げ持には、アルゴンガス等の不活性ガスが導入路１０か
ら導入される。不活性ガスは図１中の矢印で示すよう
に、導入路１０から構造物１１の円筒部１２内のシリコ
ン単結晶９の周囲を通って下部開口に導かれる。下部開
口に至った不活性ガスは、ルツボ６内の融液７の表面か
ら逆円錐形部１３の表面に倣って放射方向へ且つ斜め上
方へ導かれる。したがって、融液７から発せられるＳｉ
Ｏガスは不活性ガスの流れに伴って放射外方へ導かれ、
上方に上昇することがなくなり、融液７の上方の炉構造
物に付着し固化して落下することを防止できる。
いては、引上げ軸８を回転させながら徐々に引上げるこ
とにより、シリコン単結晶９が育成される。また、引上
げ持には、アルゴンガス等の不活性ガスが導入路１０か
ら導入される。不活性ガスは図１中の矢印で示すよう
に、導入路１０から構造物１１の円筒部１２内のシリコ
ン単結晶９の周囲を通って下部開口に導かれる。下部開
口に至った不活性ガスは、ルツボ６内の融液７の表面か
ら逆円錐形部１３の表面に倣って放射方向へ且つ斜め上
方へ導かれる。したがって、融液７から発せられるＳｉ
Ｏガスは不活性ガスの流れに伴って放射外方へ導かれ、
上方に上昇することがなくなり、融液７の上方の炉構造
物に付着し固化して落下することを防止できる。
【００１７】また、ＳｉＯ2ガス流を制御する構造物１
１を石英ガラスにより構成したので、構造物がある場合
とない場合とを比べても、育成中のシリコン単結晶に影
響する熱収支が変わらず、育成中のシリコン単結晶の冷
却過程も変わらないことになり、シリコン単結晶中の炭
素濃度や欠陥が増大することがない。
１を石英ガラスにより構成したので、構造物がある場合
とない場合とを比べても、育成中のシリコン単結晶に影
響する熱収支が変わらず、育成中のシリコン単結晶の冷
却過程も変わらないことになり、シリコン単結晶中の炭
素濃度や欠陥が増大することがない。
【００１８】本発明者は、例えば以下の如き条件で試験
を行なった。すなわち内径４０ｃｍの石英ルツボ６を用
い、多結晶シリコンを５０Ｋｇ溶融させ、直径６インチ
（１５０ｍｍ）のシリコン単結晶を製造した。また、チ
ャンバ２内の圧力を５〜５０Ｔｏｒｒ、不活性ガス（ア
ルゴンガス）を１０〜５０Ｎｌ／ｍｉｎ導入路１０を通
じて通流させ、更に、構造体１１の円筒部１２の内径を
１７０ｍｍとし、円錐形部１３の最下部と融液７の表面
との間隔Ｔが３ｃｍとして試験した。
を行なった。すなわち内径４０ｃｍの石英ルツボ６を用
い、多結晶シリコンを５０Ｋｇ溶融させ、直径６インチ
（１５０ｍｍ）のシリコン単結晶を製造した。また、チ
ャンバ２内の圧力を５〜５０Ｔｏｒｒ、不活性ガス（ア
ルゴンガス）を１０〜５０Ｎｌ／ｍｉｎ導入路１０を通
じて通流させ、更に、構造体１１の円筒部１２の内径を
１７０ｍｍとし、円錐形部１３の最下部と融液７の表面
との間隔Ｔが３ｃｍとして試験した。
【００１９】その結果、構造体の有無のそれぞれの場合
に、育成速度を同じにしたとき、ヒータ出力値の差は１
％以内となり、育成中のシリコン単結晶に影響する熱収
支の変化がないことが確認できた。
に、育成速度を同じにしたとき、ヒータ出力値の差は１
％以内となり、育成中のシリコン単結晶に影響する熱収
支の変化がないことが確認できた。
【００２０】また、炭素濃度（検出限界０．５ＰＰＭ以
上のもの）および欠陥密度を測定した結果、図２の如き
ものとして、得られた。この結果、従来のカーボン製等
の構造物に対し炭素濃度および欠陥密度の増大が抑制さ
れることが理解できる。
上のもの）および欠陥密度を測定した結果、図２の如き
ものとして、得られた。この結果、従来のカーボン製等
の構造物に対し炭素濃度および欠陥密度の増大が抑制さ
れることが理解できる。
【００２１】尚、構造体の円筒部の内径としては、円筒
部とシリコン単結晶との距離が近いと不活性ガスの流速
が速くなって育成中のシリコン単結晶が振れ多結晶化し
やすくなり、反対に双方の距離が遠いと不活性ガスを流
す改善効果が少ないことから、シリコン単結晶の外径の
約１．１〜１．５倍程度が好適である。また、構造体の
厚さとしては、薄い場合には熱により変形するおそれが
あり、厚い場合には熱の透過率が低下することから、約
５〜２０ｍｍが好適である。
部とシリコン単結晶との距離が近いと不活性ガスの流速
が速くなって育成中のシリコン単結晶が振れ多結晶化し
やすくなり、反対に双方の距離が遠いと不活性ガスを流
す改善効果が少ないことから、シリコン単結晶の外径の
約１．１〜１．５倍程度が好適である。また、構造体の
厚さとしては、薄い場合には熱により変形するおそれが
あり、厚い場合には熱の透過率が低下することから、約
５〜２０ｍｍが好適である。
【００２２】上記実施例では石英ガラスにより構造物を
構成して説明したが、本発明はこの石英ガラスのほか、
透光性アルミナ又はセラミックスで構造物を構成して
も、石英ガラスの場合と同様の作用効果、すなわち育成
中のシリコン単結晶に影響する熱収支が変わらず、育成
中のシリコン単結晶の冷却過程も変わらないことにな
り、シリコン単結晶中の炭素濃度や欠陥が増大すること
がない、とういう作用効果を奏するものである。
構成して説明したが、本発明はこの石英ガラスのほか、
透光性アルミナ又はセラミックスで構造物を構成して
も、石英ガラスの場合と同様の作用効果、すなわち育成
中のシリコン単結晶に影響する熱収支が変わらず、育成
中のシリコン単結晶の冷却過程も変わらないことにな
り、シリコン単結晶中の炭素濃度や欠陥が増大すること
がない、とういう作用効果を奏するものである。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、融
液の上方にガス流を制御する構造物を配設したので、融
液から蒸発するガスの流れが確実に制御され、炉構造物
へ付着し固化して融液内に落下することを防止できる。
また、構造物を石英ガラス、透光性アルミナ、又はセラ
ミックスにより構成したので、育成中のシリコン単結晶
に影響する輻射熱の透過率が高まり、構造物の有無によ
る熱収支の変動をなくすることができ、シリコン単結晶
の冷却過程が大きく異なることがなくなり、シリコン単
結晶中の酸素析出量を一様にすることができる。更に、
構造物としてカーボンや金属を用いないので、シリコン
単結晶中の炭素濃度や欠陥の増大を抑制できる。
液の上方にガス流を制御する構造物を配設したので、融
液から蒸発するガスの流れが確実に制御され、炉構造物
へ付着し固化して融液内に落下することを防止できる。
また、構造物を石英ガラス、透光性アルミナ、又はセラ
ミックスにより構成したので、育成中のシリコン単結晶
に影響する輻射熱の透過率が高まり、構造物の有無によ
る熱収支の変動をなくすることができ、シリコン単結晶
の冷却過程が大きく異なることがなくなり、シリコン単
結晶中の酸素析出量を一様にすることができる。更に、
構造物としてカーボンや金属を用いないので、シリコン
単結晶中の炭素濃度や欠陥の増大を抑制できる。
【図１】本発明の一実施例を示すシリコン単結晶製造装
置の概略縦断面図である。
置の概略縦断面図である。
【図２】炭素濃度および欠陥の試験結果を示す図であ
る。
る。
１ シリコン単結晶製造装置 ６ ルツボ ７ 融液 ９ シリコン単結晶 １１ 構造物 １２ 円筒部 １３ 逆円錐形部
Claims (3)
- 【請求項１】 ルツボ内の融液上方に融液から発生する
ガス流を制御する構造物が設けられたチョクラルスキー
法によるシリコン単結晶製造装置において、前記構造物
を石英ガラス、透光性アルミナ、又はセラミックスによ
り形成したことを特徴とするシリコン単結晶製造装置。 - 【請求項２】 前記構造物が、逆円錐形状に構成された
請求項１記載のシリコン単結晶製造装置。 - 【請求項３】 前記構造物が、育成中のシリコン単結晶
を覆う垂直の円筒形部と、この円筒形部の下端に接続さ
れた逆円錐形部とからなる請求項１記載のシリコン単結
晶製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4172239A JPH0616490A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | シリコン単結晶製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4172239A JPH0616490A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | シリコン単結晶製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0616490A true JPH0616490A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=15938201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4172239A Pending JPH0616490A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | シリコン単結晶製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616490A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007046287A1 (ja) * | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha | 半導体単結晶製造装置および製造方法 |
| CN106283177A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-01-04 | 上海合晶硅材料有限公司 | 阻流环、改善单晶硅径向电阻率均匀性的组件及方法 |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP4172239A patent/JPH0616490A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007046287A1 (ja) * | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha | 半導体単結晶製造装置および製造方法 |
| US8187383B2 (en) | 2005-10-20 | 2012-05-29 | Sumco Techxiv Corporation | Semiconductor single crystal manufacturing device and manufacturing method |
| DE112006002850B4 (de) | 2005-10-20 | 2018-03-01 | Sumco Techxiv Corp. | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Halbleitereinkristallen |
| CN106283177A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-01-04 | 上海合晶硅材料有限公司 | 阻流环、改善单晶硅径向电阻率均匀性的组件及方法 |
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